ANSYS几何非线性算法缺陷分析：基于有限变形理论

"基于有限变形理论的ANSYS几何非线性算法缺陷分析 (2008年)" 这篇2008年的论文《基于有限变形理论的ANSYS几何非线性算法缺陷分析》深入探讨了ANSYS软件在处理几何非线性问题时的一些局限性。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析（FEA）软件，它允许用户模拟各种工程结构的复杂行为，包括几何非线性和材料非线性。然而，该论文指出，尽管ANSYS在解决这些问题方面表现出强大的功能，但在特定情况下，其算法可能存在不足。 论文作者高陈燕等人基于有限变形理论，对ANSYS中的应变和应力的定义进行了分析。在有限变形理论中，应变和应力是相互关联的，且存在共轭关系，即在任何给定的点，都存在一个应变与相应的应力，它们共同决定了材料的响应。然而，论文指出，ANSYS在进行几何非线性计算时，并未充分考虑这种应变-应力的共轭关系，而只是采用了一种近似的方法。 具体到ANSYS的杆件单元Link8和平面单元Plane42，论文通过算例比较了计算结果与理论解，发现这些单元在处理几何非线性问题时，可能无法准确地反映这种共轭关系。Link8单元通常用于模拟细长杆件，而Plane42则用于二维平面应力或应变问题。在实际应用中，这些单元的性能可能因忽视应变-应力共轭而导致计算误差。 论文中提到的“不平衡力”是指在几何非线性分析中，由于结构变形导致的内部力与外部载荷的不匹配。在迭代求解过程中，如果不能精确处理这种不平衡力，可能会导致解的收敛性问题，从而影响分析的精度。 该研究强调，尽管ANSYS在几何非线性分析方面提供了强大的工具，但用户应当意识到其算法的局限性，特别是在涉及应变-应力共轭关系的复杂结构分析中。对于那些要求高精度的应用，可能需要采用更高级的算法或者对模型进行特别的调整，以弥补这一不足。 这篇论文对于理解和优化使用ANSYS进行几何非线性分析具有重要的参考价值，提醒工程师和研究人员在使用此类工具时，需要充分理解其内在的数学模型和算法，以便在实际工作中做出正确的判断和决策。